पाइप में अधिकतम दबाव की गणना। पाइप में दबाव की गणना कैसे करें

इस खंड में, हम पाइप के माध्यम से तरल या गैस की आवाजाही के लिए ऊर्जा के संरक्षण के नियम को लागू करेंगे। पाइप के माध्यम से तरल पदार्थ की आवाजाही अक्सर प्रौद्योगिकी और रोजमर्रा की जिंदगी में पाई जाती है। पानी के पाइप शहर में घरों, उपभोग के स्थानों तक पानी की आपूर्ति करते हैं। मशीनों में, पाइप स्नेहन के लिए तेल, इंजनों को ईंधन आदि की आपूर्ति करते हैं। पाइप के माध्यम से तरल पदार्थ की आवाजाही अक्सर प्रकृति में पाई जाती है। यह कहने के लिए पर्याप्त है कि जानवरों और मनुष्यों का रक्त परिसंचरण ट्यूबों - रक्त वाहिकाओं के माध्यम से रक्त का प्रवाह है। कुछ हद तक नदियों में पानी का प्रवाह भी पाइप के माध्यम से तरल पदार्थ का एक प्रकार का प्रवाह है। नदी तल बहते पानी के लिए एक प्रकार का पाइप है।

जैसा कि आप जानते हैं, पास्कल के नियम के अनुसार, एक बर्तन में एक स्थिर तरल, बाहरी दबाव को सभी दिशाओं में और बिना किसी बदलाव के आयतन के सभी बिंदुओं पर स्थानांतरित करता है। हालांकि, जब एक पाइप के माध्यम से तरल पदार्थ बिना घर्षण के बहता है जिसका क्रॉस-अनुभागीय क्षेत्र अलग-अलग हिस्सों में भिन्न होता है, तो पाइप के साथ दबाव समान नहीं होता है। आइए जानें कि गतिमान द्रव में दबाव पाइप के अनुप्रस्थ काट वाले क्षेत्र पर क्यों निर्भर करता है। लेकिन पहले, आइए किसी भी द्रव प्रवाह की एक महत्वपूर्ण विशेषता से परिचित हों।

आइए मान लें कि तरल क्षैतिज रूप से स्थित पाइप के माध्यम से बहता है, जिसका खंड अलग-अलग जगहों पर अलग-अलग होता है, उदाहरण के लिए, एक पाइप के माध्यम से, जिसका हिस्सा चित्र 207 में दिखाया गया है।

यदि हम मानसिक रूप से पाइप के साथ कई खंडों को आकर्षित करते हैं, जिनके क्षेत्र क्रमशः समान होते हैं, और उनमें से प्रत्येक के माध्यम से एक निश्चित अवधि में बहने वाले तरल की मात्रा को मापा जाता है, तो हम पाएंगे कि प्रत्येक खंड के माध्यम से समान मात्रा में तरल प्रवाहित होता है। इसका मतलब है कि एक ही समय में पहले खंड से गुजरने वाला सभी तरल एक ही समय में तीसरे खंड से गुजरता है, हालांकि यह पहले खंड की तुलना में बहुत छोटा है। यदि यह मामला नहीं था, और, उदाहरण के लिए, क्षेत्र खंड के माध्यम से समय के दौरान क्षेत्र खंड के माध्यम से कम तरल पारित किया गया था, तो अतिरिक्त तरल कहीं जमा करना होगा। लेकिन तरल पूरे पाइप को भर देता है, और इसके लिए कहीं भी जमा नहीं होता है।

एक विस्तृत खंड के माध्यम से बहने वाले तरल के पास एक ही समय में एक संकीर्ण के माध्यम से "निचोड़ने" का समय कैसे हो सकता है? जाहिर है, इसके लिए, पाइप के संकीर्ण हिस्सों से गुजरते समय, आंदोलन की गति अधिक होनी चाहिए, और जितनी बार क्रॉस-सेक्शनल क्षेत्र छोटा होता है।

दरअसल, आइए हम एक गतिमान तरल स्तंभ के एक निश्चित खंड पर विचार करें, जो पाइप के किसी एक खंड के साथ समय के प्रारंभिक क्षण में मेल खाता हो (चित्र 208)। समय के दौरान, यह क्षेत्र एक दूरी तय करेगा जो द्रव प्रवाह की गति के बराबर है। पाइप अनुभाग से बहने वाले तरल का आयतन V इस खंड के क्षेत्रफल और लंबाई के गुणनफल के बराबर है

समय की एक इकाई में द्रव का आयतन प्रवाहित होता है -

पाइप सेक्शन के माध्यम से प्रति यूनिट समय में बहने वाले द्रव की मात्रा पाइप के क्रॉस-सेक्शनल क्षेत्र और प्रवाह वेग के उत्पाद के बराबर होती है।

जैसा कि हमने अभी देखा, यह आयतन पाइप के विभिन्न वर्गों में समान होना चाहिए। इसलिए, पाइप का क्रॉस सेक्शन जितना छोटा होगा, गति की गति उतनी ही अधिक होगी।

एक निश्चित समय में पाइप के एक हिस्से से कितना तरल गुजरता है, उसी के लिए समान मात्रा में गुजरना होगा

उसी समय किसी अन्य अनुभाग के माध्यम से।

इसके अलावा, हम मानते हैं कि तरल के दिए गए द्रव्यमान का आयतन हमेशा समान होता है, कि वह अपने आयतन को संकुचित और कम नहीं कर सकता (एक तरल को असंपीड़नीय कहा जाता है)। उदाहरण के लिए, यह सर्वविदित है कि नदी के संकरे स्थानों में पानी के प्रवाह की गति चौड़ी की तुलना में अधिक होती है। यदि हम क्षेत्रों द्वारा वर्गों में द्रव प्रवाह वेग को निर्दिष्ट करते हैं तो हम लिख सकते हैं:

इससे यह देखा जा सकता है कि जब एक तरल एक बड़े क्रॉस-सेक्शनल क्षेत्र वाले पाइप सेक्शन से छोटे क्रॉस-सेक्शनल एरिया वाले सेक्शन में जाता है, तो प्रवाह वेग बढ़ जाता है, यानी तरल त्वरण के साथ चलता है। और यह, न्यूटन के दूसरे नियम के अनुसार, इसका मतलब है कि एक बल तरल पर कार्य करता है। यह शक्ति क्या है?

यह बल केवल पाइप के चौड़े और संकीर्ण वर्गों में दबाव बलों के बीच का अंतर हो सकता है। इस प्रकार, पाइप के एक विस्तृत खंड में, द्रव का दबाव पाइप के एक संकीर्ण खंड की तुलना में अधिक होना चाहिए।

वही ऊर्जा के संरक्षण के नियम का अनुसरण करता है। दरअसल, यदि पाइप के संकरे स्थानों में तरल का वेग बढ़ जाता है, तो उसकी गतिज ऊर्जा भी बढ़ जाती है। और चूंकि हमने यह मान लिया है कि द्रव बिना घर्षण के बहता है, गतिज ऊर्जा में इस वृद्धि की भरपाई संभावित ऊर्जा में कमी से की जानी चाहिए, क्योंकि कुल ऊर्जा स्थिर रहनी चाहिए। यहां संभावित ऊर्जा क्या है? यदि पाइप क्षैतिज है, तो पाइप के सभी हिस्सों में पृथ्वी के साथ बातचीत की संभावित ऊर्जा समान है और बदल नहीं सकती है। इसका मतलब यह है कि लोचदार संपर्क की केवल संभावित ऊर्जा ही रहती है। दबाव बल जो तरल को पाइप के माध्यम से बहने का कारण बनता है वह तरल को संपीड़ित करने का लोचदार बल है। जब हम कहते हैं कि एक तरल असंपीड़नीय है, तो हमारा मतलब केवल इतना है कि इसकी मात्रा को ध्यान से बदलने के लिए इसे पर्याप्त रूप से संकुचित नहीं किया जा सकता है, लेकिन एक बहुत छोटा संपीड़न, लोचदार बलों की उपस्थिति का कारण बनता है, अनिवार्य रूप से होता है। ये बल द्रव दबाव बनाते हैं। यह तरल का संपीड़न है और पाइप के संकीर्ण हिस्सों में कम हो जाता है, गति में वृद्धि की भरपाई करता है। इसलिए पाइपों के संकरे स्थानों में द्रव का दबाव चौड़े वाले की तुलना में कम होना चाहिए।

यह पीटर्सबर्ग शिक्षाविद डेनियल बर्नौली द्वारा खोजा गया कानून है:

बहते हुए द्रव का दाब प्रवाह के उन भागों में अधिक होता है जिनमें उसकी गति की गति कम होती है, और,

इसके विपरीत, जिन वर्गों में गति अधिक होती है, उनमें दबाव कम होता है।

यह अजीब लग सकता है, लेकिन जब तरल पाइप के संकीर्ण वर्गों के माध्यम से "निचोड़ता है", तो इसका संपीड़न नहीं बढ़ता है, लेकिन घट जाता है। और अनुभव इसकी पुष्टि करता है।

यदि जिस पाइप से तरल प्रवाहित होता है, उसमें टांके लगाने वाली खुली नलियाँ प्रदान की जाती हैं - दबाव नापने का यंत्र (चित्र। 209), तो पाइप के साथ दबाव के वितरण का निरीक्षण करना संभव होगा। पाइप के संकीर्ण स्थानों में, मैनोमेट्रिक ट्यूब में तरल स्तंभ की ऊंचाई चौड़े वाले की तुलना में कम होती है। यानी इन जगहों पर दबाव कम है। पाइप का क्रॉस सेक्शन जितना छोटा होगा, उसमें प्रवाह दर उतनी ही अधिक होगी और दबाव कम होगा। जाहिर है, ऐसा खंड चुनना संभव है जिसमें दबाव बाहरी वायुमंडलीय दबाव के बराबर हो (मैनोमीटर में तरल स्तर की ऊंचाई शून्य के बराबर होगी)। और अगर हम इससे भी छोटा क्रॉस सेक्शन लें, तो उसमें तरल का दबाव वायुमंडलीय से कम होगा।

इस द्रव प्रवाह का उपयोग हवा को पंप करने के लिए किया जा सकता है। तथाकथित वॉटर जेट पंप इसी सिद्धांत पर काम करता है। चित्र 210 ऐसे पंप का आरेख दिखाता है। अंत में एक संकीर्ण छेद के साथ ट्यूब ए के माध्यम से पानी का एक जेट पारित किया जाता है। पाइप खोलने पर पानी का दबाव वायुमंडलीय दबाव से कम होता है। इसलिए

ट्यूब बी के माध्यम से खाली मात्रा से गैस ट्यूब ए के अंत तक खींची जाती है और पानी के साथ हटा दी जाती है।

पाइप के माध्यम से तरल की गति के बारे में कही गई हर बात गैस की गति पर लागू होती है। यदि गैस प्रवाह दर बहुत अधिक नहीं है और गैस का आयतन बदलने के लिए पर्याप्त संपीड़ित नहीं है, और यदि, इसके अलावा, घर्षण की उपेक्षा की जाती है, तो बर्नौली का नियम गैस प्रवाह के लिए भी सही है। पाइपों के संकरे हिस्सों में, जहाँ गैस तेजी से चलती है, इसका दबाव चौड़े हिस्सों की तुलना में कम होता है, और वायुमंडलीय दबाव से कम हो सकता है। कुछ मामलों में, इसके लिए पाइप की भी आवश्यकता नहीं होती है।

आप एक साधारण प्रयोग कर सकते हैं। जैसा कि चित्र 211 में दिखाया गया है, यदि आप कागज की एक शीट को उसकी सतह पर उड़ाते हैं, तो आप देख सकते हैं कि कागज ऊपर की ओर उठ जाएगा। यह कागज के ऊपर हवा की धारा में दबाव में कमी के कारण है।

विमान की उड़ान के दौरान भी यही घटना होती है। आने वाली हवा का प्रवाह एक उड़ने वाले विमान के पंख की उत्तल ऊपरी सतह में चलता है, और इसके कारण दबाव में कमी आती है। पंख के ऊपर का दबाव पंख के नीचे के दबाव से कम होता है। इसीलिए पंख का भारोत्तोलन बल उत्पन्न होता है।

व्यायाम 62

1. पाइप के माध्यम से तेल प्रवाह की अनुमेय गति 2 मीटर/सेकंड है। 1 मीटर व्यास वाले पाइप से 1 घंटे में कितना तेल गुजरता है?

2. एक निश्चित समय में नल से निकलने वाले पानी की मात्रा को मापें नल के सामने पाइप के व्यास को मापकर पानी के प्रवाह की दर निर्धारित करें।

3. उस पाइप लाइन का व्यास क्या होना चाहिए जिससे होकर प्रति घंटा पानी बहना चाहिए? अनुमेय जल प्रवाह दर 2.5 मीटर/सेकंड।

व्यवसाय और आवासीय भवन बड़ी मात्रा में पानी की खपत करते हैं। ये डिजिटल संकेतक न केवल खपत को इंगित करने वाले एक विशिष्ट मूल्य के प्रमाण बन जाते हैं।

इसके अलावा, वे पाइप वर्गीकरण के व्यास को निर्धारित करने में मदद करते हैं। बहुत से लोग मानते हैं कि पाइप व्यास और दबाव से जल प्रवाह की गणना करना असंभव है, क्योंकि ये अवधारणाएं पूरी तरह से असंबंधित हैं।

लेकिन अभ्यास से पता चला है कि ऐसा नहीं है। जल आपूर्ति नेटवर्क की क्षमता कई संकेतकों पर निर्भर करती है, और इस सूची में पहला पाइप रेंज का व्यास और लाइन में दबाव होगा।

पाइपलाइन निर्माण के डिजाइन चरण में सभी गणना करने की सिफारिश की जाती है, क्योंकि प्राप्त डेटा न केवल घरेलू, बल्कि औद्योगिक पाइपलाइनों के प्रमुख मापदंडों को निर्धारित करता है। इस सब पर आगे चर्चा की जाएगी।

ऑनलाइन पानी कैलकुलेटर

ध्यान! 1kgf/cm2 = 1 वातावरण; 10 मीटर पानी का स्तंभ \u003d 1kgf / cm2 \u003d 1 एटीएम; 5 मीटर पानी का स्तंभ = 0.5 किग्रा/सेमी2 और = 0.5 एटीएम, आदि। भिन्नात्मक संख्याएं एक बिंदु के माध्यम से दर्ज की जाती हैं (उदाहरण के लिए: 3.5 और 3.5 नहीं)

गणना के लिए पैरामीटर दर्ज करें:

पाइप आंतरिक व्यास डाई, मिमी

पाइपलाइन की लंबाई एल, एम

पानी का तापमान टी, डिग्री

आउटलेट पर दबाव (दबाव) N, kgf/cm2

नलसाजी का प्रकार

पाइप सामग्री और स्थिति

1. फायरमैन 2. अग्नि-औद्योगिक 3. उत्पादन। या अग्निशमन विभाग। 4.घर या खेत। पीने

01. निर्बाध स्टील 02. वेल्डेड स्टील 03. जस्ती स्टील 04. डामर कच्चा लोहा 05. कच्चा लोहा 06. एस्बेस्टस-सीमेंट 07. ग्लास 08. सीसा, पीतल, तांबे से तैयार पाइप 09. कंक्रीट और प्रबलित कंक्रीट 10. प्लास्टिक, पॉलीथीन, विनाइल प्लास्टिक 11.सिरेमिक

पाइपलाइन के माध्यम से तरल की पारगम्यता को कौन से कारक प्रभावित करते हैं

वर्णित संकेतक को प्रभावित करने वाले मानदंड एक बड़ी सूची बनाते हैं। उनमें से कुछ यहां हैं।

1. आंतरिक व्यास जो पाइपलाइन है।
2. प्रवाह दर, जो लाइन में दबाव पर निर्भर करती है।
3. पाइप वर्गीकरण के उत्पादन के लिए ली गई सामग्री।

मुख्य के आउटलेट पर जल प्रवाह का निर्धारण पाइप के व्यास द्वारा किया जाता है, क्योंकि यह विशेषता, दूसरों के साथ, सिस्टम के थ्रूपुट को प्रभावित करती है। इसके अलावा, खपत किए गए तरल पदार्थ की मात्रा की गणना करते समय, दीवार की मोटाई को कम नहीं किया जा सकता है, जिसका निर्धारण अनुमानित आंतरिक दबाव के आधार पर किया जाता है।

यह भी तर्क दिया जा सकता है कि "पाइप ज्यामिति" की परिभाषा अकेले नेटवर्क की लंबाई से प्रभावित नहीं होती है। और क्रॉस सेक्शन, दबाव और अन्य कारक बहुत महत्वपूर्ण भूमिका निभाते हैं।

इसके अलावा, कुछ सिस्टम पैरामीटर का प्रवाह दर पर प्रत्यक्ष प्रभाव के बजाय अप्रत्यक्ष रूप से होता है। इसमें पंप किए गए माध्यम की चिपचिपाहट और तापमान शामिल है।

संक्षेप में, हम कह सकते हैं कि थ्रूपुट का निर्धारण आपको सिस्टम के निर्माण के लिए इष्टतम प्रकार की सामग्री को सटीक रूप से निर्धारित करने और इसे इकट्ठा करने के लिए उपयोग की जाने वाली तकनीक का चयन करने की अनुमति देता है। अन्यथा, नेटवर्क कुशलता से काम नहीं करेगा और बार-बार आपातकालीन मरम्मत की आवश्यकता होगी।

द्वारा पानी की खपत की गणना व्यासगोल पाइप, इस पर निर्भर करता है आकार. नतीजतन, एक बड़े खंड में, एक निश्चित अवधि के लिए, बड़ी मात्रा में तरल की आवाजाही की जाएगी। लेकिन, गणना करने और व्यास को ध्यान में रखते हुए, कोई दबाव को कम नहीं कर सकता।

यदि हम एक विशिष्ट उदाहरण का उपयोग करके इस गणना पर विचार करते हैं, तो यह पता चलता है कि कम तरल 1 सेमी छेद से 1 सेमी छेद के माध्यम से एक पाइपलाइन के माध्यम से दसियों मीटर की ऊंचाई तक पहुंचने की तुलना में गुजरेगा। यह स्वाभाविक है, क्योंकि क्षेत्र में पानी की खपत का उच्चतम स्तर नेटवर्क में उच्चतम दबाव और इसकी मात्रा के उच्चतम आकार पर अधिकतम प्रदर्शन तक पहुंच जाएगा।

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एसएनआईपी 2.04.01-85 . के अनुसार अनुभाग गणना

सबसे पहले, आपको यह समझने की जरूरत है कि पुलिया के व्यास की गणना करना एक जटिल इंजीनियरिंग प्रक्रिया है। इसके लिए विशेष ज्ञान की आवश्यकता होगी। लेकिन, जब एक पुलिया का घरेलू निर्माण करते हैं, तो अक्सर अनुभाग के लिए हाइड्रोलिक गणना स्वतंत्र रूप से की जाती है।

एक पुलिया के लिए प्रवाह वेग की इस प्रकार की डिज़ाइन गणना दो तरह से की जा सकती है। पहला सारणीबद्ध डेटा है। लेकिन, तालिकाओं का जिक्र करते हुए, आपको न केवल नलों की सही संख्या जानने की जरूरत है, बल्कि जल संग्रह (स्नान, सिंक) और अन्य चीजों के लिए कंटेनर भी हैं।

यदि आपके पास पुलिया प्रणाली के बारे में यह जानकारी है, तो आप एसएनआईपी 2.04.01-85 द्वारा प्रदान की गई तालिकाओं का उपयोग कर सकते हैं। उनके अनुसार, पानी की मात्रा पाइप की परिधि से निर्धारित होती है। यहाँ एक ऐसी तालिका है:

ट्यूबलर की बाहरी मात्रा (मिमी)

लीटर प्रति मिनट में प्राप्त होने वाले पानी की अनुमानित मात्रा

पानी की अनुमानित मात्रा, m3 प्रति घंटे में गणना की जाती है

यदि आप एसएनआईपी के मानदंडों पर ध्यान केंद्रित करते हैं, तो आप उनमें निम्नलिखित देख सकते हैं - एक व्यक्ति द्वारा खपत पानी की दैनिक मात्रा 60 लीटर से अधिक नहीं होती है। यह प्रदान किया जाता है कि घर बहते पानी से सुसज्जित नहीं है, और आरामदायक आवास की स्थिति में, यह मात्रा 200 लीटर तक बढ़ जाती है।

निश्चित रूप से, खपत दिखाने वाला यह वॉल्यूम डेटा जानकारी के रूप में दिलचस्प है, लेकिन पाइपलाइन विशेषज्ञ को पूरी तरह से अलग डेटा को परिभाषित करने की आवश्यकता होगी - यह वॉल्यूम (मिमी में) और लाइन में आंतरिक दबाव है। यह हमेशा तालिका में नहीं पाया जाता है। और सूत्र इस जानकारी को अधिक सटीक रूप से खोजने में मदद करते हैं।

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यह पहले से ही स्पष्ट है कि सिस्टम सेक्शन के आयाम खपत की हाइड्रोलिक गणना को प्रभावित करते हैं। घरेलू गणना के लिए, जल प्रवाह सूत्र का उपयोग किया जाता है, जो परिणाम प्राप्त करने में मदद करता है, जिसमें ट्यूबलर उत्पाद के दबाव और व्यास पर डेटा होता है। यहाँ सूत्र है:

गणना के लिए सूत्र: q = × d² / 4 × V

सूत्र में: q पानी के प्रवाह को दर्शाता है। इसे लीटर में मापा जाता है। d पाइप सेक्शन का आकार है, इसे सेंटीमीटर में दिखाया गया है। और वी सूत्र में प्रवाह की गति का पदनाम है, इसे मीटर प्रति सेकंड में दिखाया गया है।

यदि एक दबाव पंप के अतिरिक्त प्रभाव के बिना, पानी के टॉवर से पानी की आपूर्ति नेटवर्क को खिलाया जाता है, तो प्रवाह वेग लगभग 0.7 - 1.9 मीटर / सेकंड होता है। यदि कोई पंपिंग डिवाइस जुड़ा हुआ है, तो उसके पासपोर्ट में बनाए गए दबाव के गुणांक और जल प्रवाह की गति के बारे में जानकारी होती है।

यह सूत्र अद्वितीय नहीं है। और भी बहुत से हैं। उन्हें इंटरनेट पर आसानी से पाया जा सकता है।

प्रस्तुत सूत्र के अलावा, यह ध्यान दिया जाना चाहिए कि ट्यूबलर उत्पादों की आंतरिक दीवारें सिस्टम की कार्यक्षमता के लिए बहुत महत्व रखती हैं। इसलिए, उदाहरण के लिए, प्लास्टिक उत्पादों में स्टील समकक्षों की तुलना में एक चिकनी सतह होती है।

इन कारणों से, प्लास्टिक का ड्रैग गुणांक काफी कम है। साथ ही, ये सामग्रियां संक्षारक संरचनाओं से प्रभावित नहीं होती हैं, जिसका जल आपूर्ति नेटवर्क के थ्रूपुट पर भी सकारात्मक प्रभाव पड़ता है।

सिर के नुकसान का निर्धारण

पानी के पारित होने की गणना न केवल पाइप के व्यास से की जाती है, इसकी गणना की जाती है दबाव ड्रॉप द्वारा. विशेष सूत्रों का उपयोग करके नुकसान की गणना की जा सकती है। कौन से फॉर्मूले का इस्तेमाल करना है, यह हर कोई अपने लिए तय करेगा। वांछित मूल्यों की गणना करने के लिए, आप विभिन्न विकल्पों का उपयोग कर सकते हैं। इस मुद्दे का कोई एक सार्वभौमिक समाधान नहीं है।

लेकिन सबसे पहले, यह याद रखना चाहिए कि बीस साल की सेवा के बाद प्लास्टिक और धातु-प्लास्टिक संरचना के पारित होने की आंतरिक निकासी नहीं बदलेगी। और धातु संरचना के पारित होने की आंतरिक निकासी समय के साथ छोटी हो जाएगी।

और इससे कुछ मापदंडों का नुकसान होगा। तदनुसार, ऐसी संरचनाओं में पाइप में पानी की गति भिन्न होगी, क्योंकि कुछ स्थितियों में नए और पुराने नेटवर्क का व्यास स्पष्ट रूप से भिन्न होगा। लाइन में प्रतिरोध की मात्रा भी भिन्न होगी।

इसके अलावा, एक तरल के पारित होने के लिए आवश्यक मापदंडों की गणना करने से पहले, यह ध्यान में रखा जाना चाहिए कि पानी की आपूर्ति प्रणाली की प्रवाह दर का नुकसान वाल्वों की उपस्थिति के साथ घुमावों, फिटिंग, वॉल्यूम संक्रमणों की संख्या के साथ जुड़ा हुआ है और घर्षण बल। इसके अलावा, प्रवाह दर की गणना करते समय यह सब सावधानीपूर्वक तैयारी और माप के बाद किया जाना चाहिए।

सरल तरीकों से पानी की खपत की गणना करना आसान नहीं है। लेकिन, थोड़ी सी भी कठिनाई होने पर, आप हमेशा विशेषज्ञों की मदद ले सकते हैं। तब आप इस तथ्य पर भरोसा कर सकते हैं कि स्थापित पानी की आपूर्ति या हीटिंग नेटवर्क अधिकतम दक्षता के साथ काम करेगा।

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प्रविष्टियां

व्यवसाय, साथ ही अपार्टमेंट और घर सामान्य रूप से बड़ी मात्रा में पानी की खपत करते हैं। संख्या बहुत बड़ी है, लेकिन क्या वे एक निश्चित खर्च के तथ्य को छोड़कर कुछ और कह सकते हैं? हा वो कर सकते है। अर्थात्, जल प्रवाह पाइप के व्यास की गणना करने में मदद कर सकता है। ऐसा लगता है कि ये पैरामीटर एक दूसरे से संबंधित नहीं हैं, लेकिन वास्तव में संबंध स्पष्ट है।

आखिरकार, जल आपूर्ति प्रणाली का प्रवाह कई कारकों पर निर्भर करता है। इस सूची में एक महत्वपूर्ण स्थान ठीक पाइप का व्यास है, साथ ही सिस्टम में दबाव भी है। आइए इस मुद्दे में गहराई से उतरें।

पाइप के माध्यम से पानी की पारगम्यता को प्रभावित करने वाले कारक

एक छेद वाले वृत्ताकार पाइप के माध्यम से पानी की प्रवाह दर इस छेद के आकार पर निर्भर करती है। इस प्रकार, यह जितना बड़ा होगा, एक निश्चित अवधि में उतना ही अधिक पानी पाइप से गुजरेगा। हालांकि, दबाव के बारे में मत भूलना। आखिरकार, आप एक उदाहरण दे सकते हैं। एक मीटर का खंभा कई दसियों मीटर की ऊँचाई वाले स्तंभ की तुलना में प्रति इकाई समय में एक सेंटीमीटर छेद के माध्यम से पानी को धक्का देगा। यह स्प्षट है। इसलिए, पानी का प्रवाह उत्पाद के अधिकतम आंतरिक भाग के साथ-साथ अधिकतम दबाव पर अधिकतम तक पहुंच जाएगा।

व्यास गणना

यदि आपको जल आपूर्ति प्रणाली के आउटलेट पर एक निश्चित जल प्रवाह प्राप्त करने की आवश्यकता है, तो आप पाइप के व्यास की गणना किए बिना नहीं कर सकते। आखिरकार, यह सूचक, बाकी के साथ, थ्रूपुट दर को प्रभावित करता है।

बेशक, ऐसी विशेष तालिकाएँ हैं जो वेब पर और विशेष साहित्य में हैं जो आपको कुछ मापदंडों पर ध्यान केंद्रित करते हुए गणनाओं को बायपास करने की अनुमति देती हैं। हालांकि, किसी को ऐसे डेटा से उच्च सटीकता की उम्मीद नहीं करनी चाहिए, त्रुटि अभी भी मौजूद होगी, भले ही सभी कारकों को ध्यान में रखा जाए। इसलिए, सटीक परिणाम प्राप्त करने का सबसे अच्छा तरीका स्वतंत्र रूप से गणना करना है।

इसके लिए आपको निम्नलिखित डेटा की आवश्यकता होगी:

• पानी की खपत।
• शुरुआती बिंदु से खपत के बिंदु तक सिर का नुकसान।

पानी की खपत की गणना करना आवश्यक नहीं है - एक डिजिटल मानक है। आप मिक्सर पर डेटा ले सकते हैं, जो कहता है कि प्रति सेकंड लगभग 0.25 लीटर की खपत होती है। इस आंकड़े का उपयोग गणना के लिए किया जा सकता है।

सटीक डेटा प्राप्त करने के लिए एक महत्वपूर्ण पैरामीटर क्षेत्र में सिर का नुकसान है। जैसा कि आप जानते हैं, मानक जल आपूर्ति राइजर में सिर का दबाव 1 से 0.6 वायुमंडल की सीमा में होता है। औसत 1.5-3 एटीएम है। पैरामीटर घर में फर्श की संख्या पर निर्भर करता है। लेकिन इसका मतलब यह नहीं है कि घर जितना ऊंचा होगा, सिस्टम में दबाव उतना ही ज्यादा होगा। बहुत ऊंची इमारतों (16 से अधिक मंजिलों) में, सिस्टम का फर्श में विभाजन कभी-कभी दबाव को सामान्य करने के लिए उपयोग किया जाता है।

सिर के नुकसान के संबंध में, इस आंकड़े की गणना शुरुआती बिंदु पर और खपत के बिंदु से पहले दबाव गेज का उपयोग करके की जा सकती है।

यदि, फिर भी, आत्म-गणना के लिए ज्ञान और धैर्य पर्याप्त नहीं है, तो आप सारणीबद्ध डेटा का उपयोग कर सकते हैं। और उन्हें कुछ त्रुटियां होने दें, कुछ शर्तों के लिए डेटा पर्याप्त सटीक होगा। और फिर, पानी की खपत के अनुसार, पाइप का व्यास प्राप्त करना बहुत आसान और त्वरित होगा। इसका मतलब है कि पानी की आपूर्ति प्रणाली की गणना सही ढंग से की जाएगी, जिससे इतनी मात्रा में तरल प्राप्त करना संभव होगा जो जरूरतों को पूरा करेगा।

एक पाइपलाइन परियोजना के विकास में हाइड्रोलिक गणना का उद्देश्य पाइप के व्यास और वाहक प्रवाह के दबाव ड्रॉप का निर्धारण करना है। इस प्रकार की गणना राजमार्ग के निर्माण में प्रयुक्त संरचनात्मक सामग्री की विशेषताओं, पाइपलाइन प्रणाली (सीधे खंड, कनेक्शन, संक्रमण, झुकता, आदि) को बनाने वाले तत्वों के प्रकार और संख्या को ध्यान में रखते हुए की जाती है। काम के माहौल के प्रदर्शन, भौतिक और रासायनिक गुण।

पाइपलाइन सिस्टम के संचालन में कई वर्षों के व्यावहारिक अनुभव से पता चला है कि एक गोलाकार क्रॉस सेक्शन वाले पाइपों में किसी भी अन्य ज्यामितीय आकार के क्रॉस सेक्शन वाली पाइपलाइनों पर कुछ फायदे हैं:

• परिधि का क्रॉस-अनुभागीय क्षेत्र का न्यूनतम अनुपात, अर्थात। वाहक की खपत सुनिश्चित करने की समान क्षमता के साथ, एक सर्कल के रूप में एक क्रॉस सेक्शन के साथ पाइप के निर्माण में इन्सुलेट और सुरक्षात्मक सामग्री की लागत न्यूनतम होगी;
• हाइड्रोडायनामिक्स के दृष्टिकोण से एक तरल या गैसीय माध्यम को स्थानांतरित करने के लिए एक गोल क्रॉस सेक्शन सबसे फायदेमंद है, पाइप की दीवारों के खिलाफ वाहक का न्यूनतम घर्षण हासिल किया जाता है;
• एक सर्कल के रूप में अनुभाग का आकार बाहरी और आंतरिक तनाव के प्रभावों के लिए जितना संभव हो उतना प्रतिरोधी है;
• गोल ट्यूबों के लिए निर्माण प्रक्रिया अपेक्षाकृत सरल और सस्ती है।

व्यास और सामग्री द्वारा पाइप का चयन एक विशिष्ट तकनीकी प्रक्रिया के लिए निर्दिष्ट डिजाइन आवश्यकताओं के आधार पर किया जाता है। वर्तमान में, पाइपलाइन तत्व मानकीकृत और व्यास में एकीकृत हैं। पाइप व्यास चुनते समय निर्धारण पैरामीटर स्वीकार्य कामकाजी दबाव है जिस पर यह पाइपलाइन संचालित की जाएगी।

पाइपलाइन की विशेषता वाले मुख्य पैरामीटर हैं:

• सशर्त (नाममात्र) व्यास - डी एन;
• नाममात्र का दबाव - पी एन ;
• ऑपरेटिंग स्वीकार्य (अतिरिक्त) दबाव;
• पाइपलाइन सामग्री, रैखिक विस्तार, थर्मल रैखिक विस्तार;
• काम के माहौल के भौतिक और रासायनिक गुण;
• पाइपलाइन प्रणाली का पूरा सेट (शाखाएं, कनेक्शन, विस्तार मुआवजा तत्व, आदि);
• पाइपलाइन इन्सुलेशन सामग्री।

पाइपलाइन का नाममात्र व्यास (मार्ग) (डी एन)- यह एक सशर्त आयाम रहित मान है जो एक पाइप के थ्रूपुट की विशेषता है, जो लगभग इसके आंतरिक व्यास के बराबर है। संबंधित पाइपलाइन उत्पादों (पाइप, झुकता, फिटिंग, आदि) को फिट करते समय इस पैरामीटर को ध्यान में रखा जाता है।

सशर्त व्यास का मान 3 से 4000 तक हो सकता है और इसे निरूपित किया जाता है: डीएन 80.

सशर्त मार्ग, संख्यात्मक परिभाषा के अनुसार, लगभग पाइपलाइन के कुछ वर्गों के वास्तविक व्यास से मेल खाता है। संख्यात्मक रूप से, इसे इस तरह से चुना जाता है कि पिछले सशर्त मार्ग से अगले एक में जाने पर पाइप का थ्रूपुट 60-100% बढ़ जाता है। पाइपलाइन के आंतरिक व्यास के मूल्य के अनुसार नाममात्र व्यास का चयन किया जाता है। यह वह मान है जो पाइप के वास्तविक व्यास के सबसे करीब है।

दबाव रेटिंग (पीएन)एक आयाम रहित मान है जो किसी दिए गए व्यास के पाइप में काम करने वाले वाहक के अधिकतम दबाव को दर्शाता है, जिस पर 20 डिग्री सेल्सियस के तापमान पर पाइपलाइन का दीर्घकालिक संचालन संभव है।

लंबे अभ्यास और परिचालन अनुभव के आधार पर दबाव रेटिंग स्थापित की गई है: 1 से 6300 तक।

दी गई विशेषताओं वाली पाइपलाइन के लिए नाममात्र का दबाव वास्तव में उसमें बनाए गए दबाव के निकटतम दबाव से निर्धारित होता है। उसी समय, किसी दी गई लाइन के लिए सभी पाइपलाइन फिटिंग समान दबाव के अनुरूप होनी चाहिए। नाममात्र दबाव के मूल्य को ध्यान में रखते हुए पाइप की दीवार की मोटाई की गणना की जाती है।

हाइड्रोलिक गणना के बुनियादी प्रावधान

प्रक्षेपित पाइपलाइन द्वारा संचालित कार्य माध्यम (तरल, गैस, भाप) अपने विशेष भौतिक और रासायनिक गुणों के कारण, इस पाइपलाइन में मध्यम प्रवाह की प्रकृति को निर्धारित करता है। कामकाजी मीडिया की विशेषता वाले मुख्य संकेतकों में से एक गतिशील चिपचिपाहट है, जो गतिशील चिपचिपाहट के गुणांक द्वारा विशेषता है - μ।

भौतिक विज्ञानी ओसबोर्न रेनॉल्ड्स (आयरलैंड), जिन्होंने विभिन्न मीडिया के प्रवाह का अध्ययन किया, ने 1880 में परीक्षणों की एक श्रृंखला आयोजित की, जिसके परिणामस्वरूप रेनॉल्ड्स मानदंड (रे) की अवधारणा प्राप्त हुई - द्रव प्रवाह की प्रकृति का वर्णन करने वाली एक आयामहीन मात्रा एक पाइप में। इस मानदंड की गणना सूत्र के अनुसार की जाती है:

रेनॉल्ड्स मानदंड (Re) एक द्रव प्रवाह में श्यान घर्षण बल के जड़त्व बलों के अनुपात की अवधारणा देता है। मानदंड का मान इन बलों के अनुपात में परिवर्तन की विशेषता है, जो बदले में, पाइपलाइन में वाहक प्रवाह की प्रकृति को प्रभावित करता है। इस मानदंड के मूल्य के आधार पर, एक पाइप में तरल वाहक प्रवाह के निम्नलिखित शासनों को अलग करने के लिए प्रथागत है:

• लामिना का प्रवाह (Re<2300), при котором носитель-жидкость движется тонкими слоями, практически не смешивающимися друг с другом;
• संक्रमण मोड (2300
• अशांत प्रवाह (रे> 4000) एक स्थिर शासन है जिसमें प्रवाह के प्रत्येक व्यक्तिगत बिंदु पर इसकी दिशा और गति में परिवर्तन होता है, जो अंततः पाइप की मात्रा पर प्रवाह वेग के संरेखण की ओर जाता है।

रेनॉल्ड्स मानदंड उस सिर पर निर्भर करता है जिसके साथ पंप तरल पंप करता है, ऑपरेटिंग तापमान पर वाहक की चिपचिपाहट, और उपयोग किए गए पाइप के ज्यामितीय आयाम (डी, लंबाई)। यह मानदंड द्रव प्रवाह के लिए एक समानता पैरामीटर है, इसलिए, इसका उपयोग करके, वास्तविक तकनीकी प्रक्रिया को कम पैमाने पर अनुकरण करना संभव है, जो परीक्षण और प्रयोगों के लिए सुविधाजनक है।

समीकरणों के अनुसार गणना और गणना करते हुए, दिए गए अज्ञात मात्राओं का एक हिस्सा विशेष संदर्भ स्रोतों से लिया जा सकता है। प्रोफेसर, डॉक्टर ऑफ टेक्निकल साइंसेज एफ.ए. शेवलेव ने पाइप क्षमता की सटीक गणना के लिए कई तालिकाओं का विकास किया। तालिकाओं में पाइपलाइन (आयाम, सामग्री) और वाहक के भौतिक-रासायनिक गुणों के साथ उनके संबंध दोनों की विशेषता वाले मापदंडों के मान शामिल हैं। इसके अलावा, साहित्य विभिन्न वर्गों के एक पाइप में तरल, भाप, गैस की प्रवाह दर के अनुमानित मूल्यों की एक तालिका प्रदान करता है।

इष्टतम पाइपलाइन व्यास का चयन

इष्टतम पाइपलाइन व्यास का निर्धारण एक जटिल उत्पादन कार्य है, जिसका समाधान विभिन्न परस्पर संबंधित स्थितियों (तकनीकी और आर्थिक, काम करने वाले माध्यम की विशेषताओं और पाइपलाइन सामग्री, तकनीकी मापदंडों, आदि) के संयोजन पर निर्भर करता है। उदाहरण के लिए, पंप किए गए प्रवाह दर में वृद्धि से पाइप के व्यास में कमी आती है, जो प्रक्रिया की शर्तों द्वारा निर्दिष्ट वाहक प्रवाह दर प्रदान करती है, जिसमें सामग्री लागत में कमी, सस्ती स्थापना और मुख्य लाइन की मरम्मत शामिल है, आदि। दूसरी ओर, प्रवाह दर में वृद्धि से दबाव का नुकसान होता है, जिसके लिए वाहक की दी गई मात्रा को पंप करने के लिए अतिरिक्त ऊर्जा और वित्तीय लागत की आवश्यकता होती है।

इष्टतम पाइपलाइन व्यास के मूल्य की गणना दी गई वाहक प्रवाह दर को ध्यान में रखते हुए, परिवर्तित प्रवाह निरंतरता समीकरण के अनुसार की जाती है:

हाइड्रोलिक गणना में, पंप किए गए तरल की प्रवाह दर अक्सर समस्या की स्थितियों से निर्दिष्ट होती है। पंप किए गए माध्यम की प्रवाह दर का मूल्य दिए गए माध्यम के गुणों और संबंधित संदर्भ डेटा (तालिका देखें) के आधार पर निर्धारित किया जाता है।

पाइप के कार्य व्यास की गणना के लिए परिवर्तित प्रवाह निरंतरता समीकरण का रूप है:

दबाव ड्रॉप और हाइड्रोलिक प्रतिरोध की गणना

द्रव के दबाव के कुल नुकसान में सभी बाधाओं को दूर करने के लिए प्रवाह की हानि शामिल है: पंपों, साइफन, वाल्व, कोहनी, मोड़ की उपस्थिति, एक कोण वाली पाइपलाइन के माध्यम से बहने पर स्तर की गिरावट आदि। उपयोग की जाने वाली सामग्रियों के गुणों के कारण स्थानीय प्रतिरोध हानियों को ध्यान में रखा जाता है।

दबाव के नुकसान को प्रभावित करने वाला एक अन्य महत्वपूर्ण कारक पाइपलाइन की दीवारों के खिलाफ गतिमान प्रवाह का घर्षण है, जो हाइड्रोलिक प्रतिरोध के गुणांक की विशेषता है।

हाइड्रोलिक प्रतिरोध के गुणांक का मान प्रवाह व्यवस्था और पाइपलाइन की दीवार सामग्री की खुरदरापन पर निर्भर करता है। खुरदरापन के तहत पाइप की भीतरी सतह के दोषों और अनियमितताओं को समझें। यह निरपेक्ष और सापेक्ष हो सकता है। खुरदरापन आकार में भिन्न होता है और पाइप के सतह क्षेत्र पर असमान होता है। इसलिए, गणना में सुधार कारक (k1) के साथ औसत खुरदरापन की अवधारणा का उपयोग किया जाता है। किसी विशेष पाइपलाइन के लिए यह विशेषता सामग्री, इसके संचालन की अवधि, विभिन्न संक्षारण दोषों की उपस्थिति और अन्य कारणों पर निर्भर करती है। ऊपर चर्चा किए गए मान संदर्भ मान हैं।

घर्षण गुणांक, रेनॉल्ड्स संख्या और खुरदरापन के बीच मात्रात्मक संबंध मूडी आरेख द्वारा निर्धारित किया जाता है।

अशांत प्रवाह के घर्षण गुणांक की गणना करने के लिए, कोलब्रुक-व्हाइट समीकरण का भी उपयोग किया जाता है, जिसकी मदद से ग्राफिकल निर्भरता को नेत्रहीन रूप से बनाना संभव है, जिसके अनुसार घर्षण गुणांक निर्धारित किया जाता है:

गणना घर्षण दबाव के नुकसान की अनुमानित गणना के लिए अन्य समीकरणों का भी उपयोग करती है। इस मामले में सबसे सुविधाजनक और अक्सर इस्तेमाल किया जाने वाला एक डार्सी-वीसबैक फॉर्मूला है। घर्षण सिर के नुकसान को तरल पदार्थ के वेग के एक कार्य के रूप में माना जाता है, जो पाइप की दीवार की सतह की खुरदरापन के संदर्भ में व्यक्त तरल पदार्थ की गति के लिए पाइप के प्रतिरोध के कार्य के रूप में होता है:

पानी के लिए घर्षण के कारण दबाव हानि की गणना हेज़ेन-विलियम्स सूत्र का उपयोग करके की जाती है:

दबाव हानि गणना

पाइपलाइन में काम करने का दबाव उच्च दबाव है जिस पर तकनीकी प्रक्रिया का निर्दिष्ट मोड सुनिश्चित किया जाता है। न्यूनतम और अधिकतम दबाव मान, साथ ही साथ काम करने वाले माध्यम के भौतिक और रासायनिक गुण, वाहक और उत्पादन क्षमता को पंप करने वाले पंपों के बीच की दूरी की गणना करते समय निर्धारण पैरामीटर हैं।

पाइपलाइन में दबाव ड्रॉप के कारण होने वाले नुकसान की गणना समीकरण के अनुसार की जाती है:

समाधान के साथ पाइपलाइन हाइड्रोलिक गणना समस्याओं के उदाहरण

कार्य 1

एक खुले भंडारण से 24 मिमी के प्रभावी व्यास के साथ एक क्षैतिज पाइपलाइन के माध्यम से 2.2 बार के दबाव के साथ उपकरण में पानी डाला जाता है। उपकरण की दूरी 32 मीटर है। तरल प्रवाह दर 80 मीटर 3 / घंटा पर सेट है। कुल शीर्ष 20 मीटर है। घर्षण का स्वीकृत गुणांक 0.028 है।

इस पाइपलाइन में स्थानीय प्रतिरोधों के कारण तरल शीर्ष हानि की गणना करें।

आरंभिक डेटा:

खपत क्यू \u003d 80 मीटर 3 / घंटा \u003d 80 1 / 3600 \u003d 0.022 मीटर 3 / एस;

प्रभावी व्यास डी = 24 मिमी;

पाइप की लंबाई एल = 32 मीटर;

घर्षण गुणांक = 0.028;

तंत्र में दबाव पी \u003d 2.2 बार \u003d 2.2 10 5 पा;

कुल सिर एच = 20 मीटर।

समस्या का समाधान :

पाइपलाइन में पानी की प्रवाह दर की गणना संशोधित समीकरण के अनुसार की जाती है:

w \u003d (4 Q) / (π d 2) \u003d ((4 0.022) / (3.14 2)) \u003d 48.66 m / s

पाइपलाइन में तरल दबाव का घर्षण नुकसान समीकरण द्वारा निर्धारित किया जाता है:

एच टी \u003d (λ एल) / (डी ) \u003d (0.028 32) / (0.024 2) / (2 9.81) \u003d 0.31 मीटर

वाहक के कुल दबाव हानि की गणना समीकरण के अनुसार की जाती है और यह है:

एच पी \u003d एच - [(पी 2 -पी 1) / (ρ जी)] - एच जी \u003d 20 - [(2.2-1) 10 5) / (1000 9.81)] - 0 \u003d 7.76 मीटर

स्थानीय प्रतिरोध के कारण सिर के नुकसान को अंतर के रूप में परिभाषित किया गया है:

7.76 - 0.31=7.45 वर्ग मीटर

जवाब: स्थानीय प्रतिरोधों के कारण पानी का दबाव नुकसान 7.45 मीटर है।

टास्क 2

एक केन्द्रापसारक पम्प द्वारा एक क्षैतिज पाइपलाइन के माध्यम से पानी का परिवहन किया जाता है। पाइप में प्रवाह 2.0 m/s की गति से चलता है। कुल सिर 8 मीटर है।

केंद्र में एक वाल्व के साथ एक सीधी पाइप लाइन की न्यूनतम लंबाई ज्ञात कीजिए। पानी एक खुले भंडारण से लिया जाता है। पाइप से, पानी गुरुत्वाकर्षण द्वारा दूसरे कंटेनर में बहता है। पाइपलाइन का कार्य व्यास 0.1 मीटर है। सापेक्ष खुरदरापन 4·10 -5 माना जाता है।

आरंभिक डेटा:

द्रव प्रवाह दर W = 2.0 m/s;

पाइप व्यास डी = 100 मिमी;

कुल सिर एच = 8 मीटर;

सापेक्ष खुरदरापन 4·10 -5।

समस्या का समाधान :

संदर्भ डेटा के अनुसार, 0.1 मीटर व्यास वाले पाइप में, वाल्व के लिए स्थानीय प्रतिरोध और पाइप से बाहर निकलने के गुणांक क्रमशः 4.1 और 1 हैं।

गतिशील दबाव का मान अनुपात द्वारा निर्धारित किया जाता है:

डब्ल्यू 2 / (2 ग्राम) \u003d 2.0 2 / (2 9.81) \u003d 0.204 मी

स्थानीय प्रतिरोधों के कारण पानी के दबाव में कमी होगी:

∑ζ एमएस = (4.1+1) 0.204 = 1.04 एम

घर्षण प्रतिरोध और स्थानीय प्रतिरोधों के कारण वाहक के कुल दबाव के नुकसान की गणना पंप के लिए कुल सिर के समीकरण द्वारा की जाती है (समस्या की स्थितियों के अनुसार ज्यामितीय ऊंचाई एचजी 0 के बराबर है):

एच पी \u003d एच - (पी 2 -पी 1) / (ρ जी) - \u003d 8 - ((1-1) 10 5) / (1000 9.81) - 0 \u003d 8 मीटर

वाहक के घर्षण दबाव के नुकसान का परिणामी मूल्य होगा:

8-1.04 = 6.96 वर्ग मीटर

आइए हम दी गई प्रवाह स्थितियों के लिए रेनॉल्ड्स संख्या के मूल्य की गणना करें (पानी की गतिशील चिपचिपाहट 1 10 -3 Pa s मानी जाती है, पानी का घनत्व 1000 किग्रा / मी 3 है):

रे \u003d (w d ) / μ \u003d (2.0 0.1 1000) / (1 10 -3) \u003d 200000

रे के परिकलित मान के अनुसार, 2320 . के साथ

= 0.316/रे 0.25 = 0.316/200000 0.25 = 0.015

आइए समीकरण को रूपांतरित करें और घर्षण दबाव के नुकसान के लिए गणना सूत्र से पाइपलाइन की आवश्यक लंबाई पाएं:

एल \u003d (एच के बारे में डी) / (λ ) \u003d (6.96 0.1) / (0.016 0.204) \u003d 213.235 मीटर

जवाब: पाइपलाइन की आवश्यक लंबाई 213.235 मीटर होगी।

टास्क 3

उत्पादन में, पानी को 40 डिग्री सेल्सियस के ऑपरेटिंग तापमान पर उत्पादन प्रवाह क्यू = 18 मीटर 3 / घंटा के साथ ले जाया जाता है। सीधी पाइपलाइन की लंबाई एल = 26 मीटर, सामग्री - स्टील। संदर्भ स्रोतों के अनुसार स्टील के लिए पूर्ण खुरदरापन (ε) लिया जाता है और यह 50 µm है। स्टील पाइप का व्यास क्या होगा यदि इस खंड में दबाव ड्रॉप Δp = 0.01 MPa (ΔH = 1.2 मीटर पानी में) से अधिक न हो? घर्षण का गुणांक 0.026 माना जाता है।

आरंभिक डेटा:

खपत क्यू \u003d 18 मीटर 3 / घंटा \u003d 0.005 मीटर 3 / सेकंड;

पाइपलाइन की लंबाई एल = 26 मीटर;

पानी के लिए \u003d 1000 किग्रा / मी 3, μ \u003d 653.3 10 -6 Pa s (T \u003d 40 ° C पर);

स्टील पाइप खुरदरापन = 50 µm;

घर्षण गुणांक = 0.026;

Δp=0.01 एमपीए;

समस्या का समाधान :

निरंतरता समीकरण W=Q/F और प्रवाह क्षेत्र समीकरण F=(π d²)/4 के रूप का उपयोग करते हुए, हम डार्सी-वीस्बैक व्यंजक को रूपांतरित करते हैं:

∆H = λ l/d W²/(2 g) = l/d Q²/(2 g F²) = [(l Q²)/(2 d g [ (π d²) / 4]²)] \u003d \ u003d (8 एल क्यू²) / (जी π²) λ / डी 5 \u003d (8 26 0.005²) / (9.81 3.14²) λ/डी 5 = 5.376 10 -5 λ/डी 5

आइए व्यास व्यक्त करें:

डी 5 \u003d (5.376 10 -5 ) / H \u003d (5.376 10 -5 0.026) / 1.2 \u003d 1.16 10 -6

डी \u003d 5 √1.16 10 -6 \u003d 0.065 मीटर।

जवाब: पाइपलाइन का इष्टतम व्यास 0.065 मीटर है।

टास्क 4

दो पाइपलाइनों को गैर-चिपचिपा तरल पदार्थों के परिवहन के लिए डिज़ाइन किया गया है जिनकी अनुमानित क्षमता Q 1 = 18 m 3 / घंटा और Q 2 = 34 m 3 / घंटा है। दोनों पाइपलाइनों के लिए पाइप एक ही व्यास के होने चाहिए।

इस समस्या की स्थितियों के लिए उपयुक्त पाइप d का प्रभावी व्यास निर्धारित करें।

आरंभिक डेटा:

क्यू 1 \u003d 18 मीटर 3 / घंटा;

क्यू 2 \u003d 34 मीटर 3 / घंटा।

समस्या का समाधान :

आइए हम प्रवाह समीकरण के रूपांतरित रूप का उपयोग करके डिज़ाइन की जा रही पाइपलाइनों के लिए इष्टतम व्यास की संभावित सीमा निर्धारित करें:

डी = √(4 क्यू)/(π डब्ल्यू)

हम संदर्भ सारणी डेटा से इष्टतम प्रवाह दर के मान पाएंगे। एक गैर-चिपचिपा तरल के लिए, प्रवाह वेग 1.5 - 3.0 मीटर/सेकेंड होगा।

प्रवाह दर क्यू 1 = 18 मीटर 3 / घंटा के साथ पहली पाइपलाइन के लिए, संभावित व्यास होंगे:

d 1min \u003d (4 18) / (3600 3.14 1.5) \u003d 0.065 m

d 1max \u003d (4 18) / (3600 3.14 3.0) \u003d 0.046 m

18 मीटर 3 / घंटे की प्रवाह दर वाली पाइपलाइन के लिए, 0.046 से 0.065 मीटर के क्रॉस-सेक्शनल व्यास वाले पाइप उपयुक्त हैं।

इसी तरह, हम दूसरी पाइपलाइन के लिए इष्टतम व्यास के संभावित मूल्यों को प्रवाह दर क्यू 2 = 34 मीटर 3 / घंटा के साथ निर्धारित करते हैं:

घ 2मिनट = (4 34)/(3600 3.14 1.5) = 0.090 मी

डी 2मैक्स \u003d (4 34) / (3600 3.14 3) \u003d 0.063 एम

34 मीटर 3 / घंटे की प्रवाह दर वाली पाइपलाइन के लिए, संभावित इष्टतम व्यास 0.063 से 0.090 मीटर तक हो सकते हैं।

इष्टतम व्यास की दो श्रेणियों का प्रतिच्छेदन 0.063 मीटर से 0.065 मीटर की सीमा में है।

जवाब: दो पाइपलाइनों के लिए, 0.063–0.065 मीटर व्यास वाले पाइप उपयुक्त हैं।

टास्क 5

टी = 40 डिग्री सेल्सियस के तापमान पर 0.15 मीटर के व्यास के साथ एक पाइप लाइन में, पानी का प्रवाह 100 मीटर 3 / घंटा की क्षमता के साथ चलता है। पाइप में जल प्रवाह के प्रवाह शासन का निर्धारण करें।

दिया गया:

पाइप व्यास डी = 0.25 मीटर;

खपत क्यू = 100 मीटर 3 / घंटा;

μ \u003d 653.3 10 -6 Pa s (तालिका के अनुसार T \u003d 40 ° C);

\u003d 992.2 किग्रा / मी 3 (टी \u003d 40 डिग्री सेल्सियस पर तालिका के अनुसार)।

समस्या का समाधान :

वाहक प्रवाह का प्रवाह शासन रेनॉल्ड्स संख्या (Re) के मान से निर्धारित होता है। रे की गणना करने के लिए, हम प्रवाह समीकरण का उपयोग करके पाइप (डब्ल्यू) में द्रव प्रवाह का वेग निर्धारित करते हैं:

डब्ल्यू \u003d क्यू 4 / (π d²) \u003d \u003d 0.57 मीटर / सेक

रेनॉल्ड्स संख्या का मान सूत्र द्वारा निर्धारित किया जाता है:

रे \u003d (ρ डब्ल्यू डी) / μ \u003d (992.2 0.57 0.25) / (653.3 10 -6) \u003d 216422

संदर्भ डेटा के अनुसार मानदंड Re kr का महत्वपूर्ण मान 4000 है। Re का प्राप्त मान संकेतित महत्वपूर्ण मान से अधिक है, जो दी गई परिस्थितियों में द्रव प्रवाह की अशांत प्रकृति को इंगित करता है।

जवाब: जल प्रवाह व्यवस्था अशांत है।

कैलकुलेटर के साथ काम करना सरल है - डेटा दर्ज करें और परिणाम प्राप्त करें। लेकिन कभी-कभी यह पर्याप्त नहीं होता है - पाइप व्यास की सटीक गणना केवल सूत्रों और सही ढंग से चयनित गुणांक का उपयोग करके मैन्युअल गणना के साथ ही संभव है। जल प्रवाह के अनुसार पाइप के व्यास की गणना कैसे करें? गैस लाइन के आकार का निर्धारण कैसे करें?

आवश्यक पाइप व्यास की गणना करते समय, पेशेवर इंजीनियर अक्सर विशेष कार्यक्रमों का उपयोग करते हैं जो ज्ञात मापदंडों का उपयोग करके गणना और सटीक परिणाम दे सकते हैं। एक शौकिया बिल्डर के लिए पानी की आपूर्ति, हीटिंग, गैसीकरण प्रणालियों को व्यवस्थित करने के लिए अपने दम पर गणना करना अधिक कठिन होता है। इसलिए, सबसे अधिक बार, एक निजी घर का निर्माण या पुनर्निर्माण करते समय, अनुशंसित पाइप आकार का उपयोग किया जाता है। लेकिन हमेशा मानक सलाह व्यक्तिगत निर्माण की सभी बारीकियों को ध्यान में नहीं रख सकती है, इसलिए हीटिंग और पानी की आपूर्ति के लिए सही पाइप व्यास चुनने के लिए आपको मैन्युअल रूप से हाइड्रोलिक गणना करने की आवश्यकता है।

पानी की आपूर्ति और हीटिंग के लिए पाइप व्यास की गणना

हीटिंग पाइप चुनने का मुख्य मानदंड इसका व्यास है। इस सूचक से इस बात पर निर्भर करता है कि घर का हीटिंग कितना प्रभावी होगा, पूरे सिस्टम का जीवन। लाइनों में एक छोटे व्यास के साथ, बढ़ा हुआ दबाव हो सकता है, जिससे रिसाव होगा, पाइप और धातु पर तनाव बढ़ जाएगा, जिससे समस्याएं और अंतहीन मरम्मत होगी। एक बड़े व्यास के साथ, हीटिंग सिस्टम का गर्मी हस्तांतरण शून्य हो जाएगा, और ठंडा पानी बस नल से निकल जाएगा।

पाइप क्षमता

पाइप का व्यास सीधे सिस्टम के थ्रूपुट को प्रभावित करता है, यानी इस मामले में, प्रति यूनिट समय में सेक्शन से गुजरने वाले पानी या शीतलक की मात्रा मायने रखती है। एक निश्चित अवधि के लिए सिस्टम में जितने अधिक चक्र (आंदोलन) होंगे, हीटिंग उतना ही अधिक कुशल होगा। पानी की आपूर्ति पाइप के लिए, व्यास प्रारंभिक पानी के दबाव को प्रभावित करता है - एक उपयुक्त आकार केवल दबाव बनाए रखेगा, और एक बड़ा एक इसे कम कर देगा।

व्यास के अनुसार, एक नलसाजी और हीटिंग योजना का चयन किया जाता है, रेडिएटर्स की संख्या और उनकी अनुभागीयता, और मुख्य की इष्टतम लंबाई निर्धारित की जाती है।

चूंकि पाइप का थ्रूपुट चुनते समय एक मौलिक कारक है, आपको यह तय करना चाहिए कि लाइन में पानी की पारगम्यता को क्या प्रभावित करता है।

तालिका 1. जल प्रवाह और व्यास के आधार पर पाइप की क्षमता

उपभोग	बैंडविड्थ
डीएन पाइप	15 मिमी	20 मिमी	25 मिमी	32 मिमी	40 मिमी	50 मिमी	65 मिमी	80 मिमी	100 मिमी
पा/एम - एमबार/एम	कम से कम 0.15 एम/एस			0.15 मी/से					0.3 मी/से
90,0 - 0,900	173	403	745	1627	2488	4716	9612	14940	30240
92,5 - 0,925	176	407	756	1652	2524	4788	9756	15156	30672
95,0 - 0,950	176	414	767	1678	2560	4860	9900	15372	31104
97,5 - 0,975	180	421	778	1699	2596	4932	10044	15552	31500
100,0 - 1,000	184	425	788	1724	2632	5004	10152	15768	31932
120,0 - 1,200	202	472	871	1897	2898	5508	11196	17352	35100
140,0 - 1,400	220	511	943	2059	3143	5976	12132	18792	38160
160,0 - 1,600	234	547	1015	2210	3373	6408	12996	20160	40680
180,0 - 1,800	252	583	1080	2354	3589	6804	13824	21420	43200
200,0 - 2,000	266	619	1151	2486	3780	7200	14580	22644	45720
220,0 - 2,200	281	652	1202	2617	3996	7560	15336	23760	47880
240,0 - 2,400	288	680	1256	2740	4176	7920	16056	24876	50400
260,0 - 2,600	306	713	1310	2855	4356	8244	16740	25920	52200
280,0 - 2,800	317	742	1364	2970	4356	8566	17338	26928	54360
300,0 - 3,000	331	767	1415	3076	4680	8892	18000	27900	56160

राजमार्ग की सहनशीलता को प्रभावित करने वाले कारक:

1. पानी या शीतलक का दबाव।
2. पाइप का भीतरी व्यास (अनुभाग)।
3. प्रणाली की कुल लंबाई।
4. पाइपलाइन सामग्री।
5. पाइप की दीवार की मोटाई।

पुरानी प्रणाली पर, चूने, गाद जमा, जंग के प्रभाव (धातु उत्पादों पर) से पाइप की धैर्य बढ़ जाती है। यह सब मिलकर समय के साथ सेक्शन से गुजरने वाले पानी की मात्रा को कम करता है, यानी इस्तेमाल की गई लाइनें नई से भी बदतर काम करती हैं।

यह उल्लेखनीय है कि बहुलक पाइपों के लिए यह संकेतक नहीं बदलता है - प्लास्टिक धातु की तुलना में बहुत कम है, जिससे दीवारों पर लावा जमा हो जाता है। इसलिए, पीवीसी पाइपों का थ्रूपुट वही रहता है जिस दिन उन्हें स्थापित किया गया था।

जल प्रवाह द्वारा पाइप व्यास की गणना

पानी की सही मात्रा का निर्धारण

गुजरने वाले तरल की प्रवाह दर से पाइप के व्यास को निर्धारित करने के लिए, आपको सभी नलसाजी जुड़नार को ध्यान में रखते हुए वास्तविक पानी की खपत के मूल्यों की आवश्यकता होगी: एक बाथटब, एक रसोई नल, एक वॉशिंग मशीन, ए शौचालय का कटोरा। जल आपूर्ति प्रणाली के प्रत्येक व्यक्तिगत खंड की गणना सूत्र के अनुसार की जाती है:

क्यूसी = 5× q0 × α, एल/एस

जहां qc प्रत्येक उपकरण द्वारा खपत किए गए पानी का मूल्य है;

q0 एक सामान्यीकृत मान है, जो SNiP द्वारा निर्धारित किया जाता है। हम स्नान के लिए स्वीकार करते हैं - 0.25, रसोई के नल के लिए 0.12, शौचालय के कटोरे के लिए -0.1;

ए एक गुणांक है जो कमरे में नलसाजी जुड़नार के एक साथ संचालन की संभावना को ध्यान में रखता है। संभाव्यता मूल्य और उपभोक्ताओं की संख्या पर निर्भर करता है।

राजमार्ग के उन हिस्सों में जहां रसोई और स्नान के लिए पानी बहता है, शौचालय और स्नान आदि के लिए संयुक्त होते हैं, संभावना मूल्य सूत्र में जोड़ा जाता है। यही है, रसोई के नल, बाथरूम के नल, शौचालय के कटोरे और अन्य उपकरणों के एक साथ संचालन की संभावना।

संभावना सूत्र द्वारा निर्धारित की जाती है:

Р = qhr µ × u/q0 × 3600 × एन,

जहां एन जल उपभोक्ताओं (उपकरणों) की संख्या है;

qhr μ अधिकतम प्रति घंटा पानी की खपत है जिसे एसएनआईपी के अनुसार लिया जा सकता है। हम ठंडे पानी के लिए qhr µ = 5.6 l / s चुनते हैं, कुल प्रवाह 15.6 l / s है;

आप प्लंबिंग का उपयोग करने वाले लोगों की संख्या है।

पानी की खपत की गणना का उदाहरण:

दो मंजिला घर में 1 बाथरूम, स्थापित वॉशिंग मशीन के साथ 1 किचन और डिशवॉशर, शॉवर, 1 शौचालय है। घर में 5 लोगों का परिवार रहता है। गणना एल्गोरिथ्म:

1. हम प्रायिकता P = 5.6 × 5 / 0.25 × 3600 × 6 = 0.00518 की गणना करते हैं।
2. तब बाथरूम के लिए पानी का प्रवाह qc = 5 × 0.25 × 0.00518=0.006475 l/s होगा।
3. रसोई के लिए क्यूसी \u003d 5 × 0.12 × 0.00518 \u003d 0.0031 एल / एस।
4. शौचालय के लिए, qc = 5× 0.1 × 0.00518=0.00259 l/s।

हम पाइप के व्यास की गणना करते हैं

बहने वाले तरल के आयतन पर व्यास की प्रत्यक्ष निर्भरता होती है, जिसे सूत्र द्वारा व्यक्त किया जाता है:

जहाँ Q पानी की खपत है, m3/s;

डी - पाइपलाइन व्यास, मी;

w प्रवाह वेग है, m/s।

सूत्र को बदलकर, हम पाइप लाइन के व्यास के मान का चयन कर सकते हैं, जो खपत किए गए पानी की मात्रा के अनुरूप होगा:

यूलिया पेट्रिचेंको, विशेषज्ञ

डी = √(4Q/πw), एम

पानी की प्रवाह दर तालिका 2 से ली जा सकती है। प्रवाह दर की गणना के लिए एक अधिक जटिल विधि है - खाते के नुकसान और हाइड्रोलिक घर्षण के गुणांक को ध्यान में रखते हुए। यह एक बहुत बड़ी गणना है, लेकिन अंत में यह आपको सारणीबद्ध विधि के विपरीत सटीक मान प्राप्त करने की अनुमति देता है।

तालिका 2. पाइपलाइन में द्रव प्रवाह दर इसकी विशेषताओं के आधार पर

पंप किया हुआ माध्यम		पाइपलाइन में इष्टतम गति, मी/से
तरल पदार्थ	गुरुत्वाकर्षण आंदोलन:
	चिपचिपा तरल पदार्थ	0,1-0,5
	कम चिपचिपापन तरल पदार्थ	0,5-1
	पंप किया गया:
	सक्शन पाइपलाइन	0,8-2
	निर्वहन पाइपलाइन	1,5-3
गैसों	प्राकृतिक कर्षण	2-4
	कम दबाव (प्रशंसक)	4-15
	उच्च दबाव (कंप्रेसर)	15-25
जोड़े	गरम	30-50
	दबाव में संतृप्त वाष्प
	105 Pa . से अधिक	15-25
	(1-0.5)*105 पा	20-40
	(0.5-0.2)*105 पा	40-60
	(0.2-0.05)*105 पा	60-75

उदाहरण: प्राप्त जल प्रवाह दरों के आधार पर बाथरूम, रसोई और शौचालय के लिए पाइप के व्यास की गणना करें। हम तालिका 2 से दबाव जल आपूर्ति में जल प्रवाह दर के मूल्य का चयन करते हैं - 3 m / s।